00 03计算机网络之计算机网络性能

1 速率、带宽、延迟

1.1 速率

1. 速率即数据率(data rate)或称数据传输速率或比特率（bit rate）。
   （1）单位时间（秒）传输信息（比特）量
   （2）计算机网络中最重要的一个性能指标
   （3）单位b/s（或bps）、kb/s、Mb/s、Gb/s
   （4）k=10³、M=10⁶、G==10⁹
2. 速率往往指额定速率或标称速率

1.2 带宽

1. “带宽”（bandwidth）原本指信号具有的频带宽度，即最高频率与最低频率之差，单位是赫兹（Hz）
2. 网络的“带宽”通常是数字信道所能传送的“最高数据率”，单位b/s（bps）
3. 常用带宽单位：
   （1）kb/s（10³b/s）
   （2）Mb/s（10⁶b/s）
   （3）Gb/s（10⁹b/s）
   （4）Tb/s（10¹²b/s）

1.3 延迟/时延（delay/latency）

1. Q：分组交换为什么会发生丢包和时延？
   A：分组在路由器缓存中排队
   （1）分组到达速率超出输出链路容量时
   （2）分组排队，等待输出链路可用
   
2. 四种分组延迟
   d_proc：结点处理延迟（nodal processing delay）
   （1）差错检验
   （2）确定输出链路
   （3）通常<msec
   d_queue：排队延迟（queueing delay）
   （1）等待输出链路可用
   （2）取决于路由器拥塞程度
   d_trans：传输延迟（transmission delay）
   （1）L：分组长度（bits）
   （2）R：链路带宽（bps）
   （3）d_trans=L/R
   d_prop：传播延迟（propagation delay）
   （1）d：物理链路长度
   （2）s：信号传播速度（~2×10⁸m/sec）
   （3）d_prop=d/s
   总延迟为d_nodal= d_proc+d_queue+d_trans+d_prop
3. 排队延迟
   （1）R：链路带宽（bps）
   （2）L：分组长度（bits）
   （3）a：平均分组到达速率
   流量强度（traffic intensity）=La/R
   （1）La/R≈0：平均排队延迟很小
   （2）La/R→1：平均排队延迟很大
   （3）La/R＞1：超出服务能力，平均排队延迟无限大！

2 时延带宽积、丢包率、吞吐量

1. 时延带宽积
   （1）时延带宽积 = 传播时延 × 带宽 = d_prop × R (bits)
   （2）链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。
2. 分组丢失（丢包）
   （1）队列缓存容量有限
   （2）分组到达已满队列将被丢弃（丢包）
   （3）丢弃分组可能由前序结点或源重发（也可能不发）
   丢包率 = 丢包数 / 已发分组总数
3. 吞吐量/率（Throughput）
   （1）吞吐量：表示在发送端与接收端之间传送数据速率（b/s）
   | —— 即时吞吐量：给定时刻的速率
   | —— 平均吞吐量：一段时间的平均速率
   （2）瓶颈链路（bottleneck link）
   | —— 端到端路径上，限制端到端吞吐量的链路。
4. 吞吐量：Internet场景
   （1）每条“连接”的端到端吞吐量：min(R_C, R_S, R/10)
   （2）实际网络：R_C,或R_S通常是瓶颈。
   注：R_C指接收端带宽，R_S指发送端带宽，R指共享链路带宽。